Преимущество Фелгетта

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Преимущество Фелгетта (англ. Fellgett's advantage) — в метрологии термин, обозначающий преимущества (большее отношение сигнал/шум) широкополосных измерений по сравнению со сканирующими. Назван по имени Питера Фелгетта (англ. P. B. Fellgett), который впервые изложил эффект в своей диссертации[1].

Объяснение[править | править исходный текст]

Если при измерении сигнала шум определяется свойствами самого детектора, то широкополосное измерение (например, Фурье-спектроскопия) обладает преимуществами по сравнению с обычным («сканирующим») измерением с использованием монохроматора: улучшение отношение сигнала к шуму будет пропорционально \sqrt{m}, где m — это число точек в спектре[2]. Селлар и Бореман (англ. Sellar and Boreman) объясняют выигрыш отсутствием выходной спектральной щели, которая уменьшает количество света, попадающего в детектор, именно во столько раз[3].

При измерении сигналов с большим отношением пикового значения к среднему (например спектров излучения атомов и молекул, проявляется дополнительное преимущество: при сканировании, шум примерно пропорционален квадратному корню из сигнала, и потому абсолютное значение шума на пиках будет сравнительно большим, а на базовой линии спектра — маленьким. В то же время при широкополосном измерении, шум оказывается более-менее равномерно рапределённым по спектру, и потому измерения пиков (которые представляют больший интерес) становятся более точными. Следует отметить, что при исследовании спектров поглощения, где, наоборот, интерес представляют области спектра со слабым сигналом, тот же фактор приводит к большему относительному шуму широкополосных измерений[4].

Если в шуме детектора преобладает дробовой шум (с равномерной плотностью в пределах спектра), то выигрыш от широкополосности в точности компенсируется увеличением шума в более широкой полосе спектра, и преимущество Фелгетта пропадает. Именно поэтому Фурье-спектрометрия не очень популярна при измерениях в видимой и ультрафиолетовой областях.

Примечания[править | править исходный текст]

  1. P. B. Fellgett (1949). «Theory of Infra-Red Sensitivities and its Application to Investigations of Stellar Radiation in the Near Infra-Red».
  2. P. B. Fellgett (1949). «On the ultimate sensitivity and practical performance of radiation detectors». J. Opt. Soc. Am. (OSA) 39: 970–976. Bibcode:1949JOSA...39..970F.
  3. R. Glenn Sellar and Glenn D. Boreman (2005). «Comparison of relative signal-to-noise ratios of different classes of imaging spectrometer». Appl. Opt. (OSA) 44: 1614–1624. DOI:10.1364/AO.44.001614. Bibcode:2005ApOpt..44.1614S.
  4. Stephen E. Bialkowski (1998). «Overcoming the multiplex disadvantage by using maximum-likelihood inversion». Applied Spectroscopy 52: 591–598. DOI:10.1366/0003702981943923. Bibcode:1998ApSpe..52..591B.

Литература[править | править исходный текст]

  • Pelletier Michael Analytical applications of Raman spectroscopy. — Blackwell publishing, 1999. — P. 83. — ISBN 0-632-05305-4